Membran sel (bahasa Inggris: cell membrane, plasma membrane, plasmalemma) yaitu fitur universal yang dimiliki oleh semua jenis sel berupa lapisan antarmuka yang disebut membran plasma, yang memisahkan sel dengan lingkungan di luar sel,[1] terutama untuk melindungi isi sel dan sistem kelangsungan hidup yang bekerja di dalam sitoplasma.
Membran sel eukariota
Pada sel eukariota, membran sel yang membungkus organel-organel di dalamnya, terbentuk dari dua jenis senyawa yaitu lipid dan protein, umumnya berjenis fosfolipid seperti senyawa selang fosfatidil etanolamina dan kolesterol,[1] yang membentuk bangun dengan dua lapisan[2] dengan permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul bisa melalui membran sel, namun di sela-sela molekul fosfolipid tersebut, terdapat transporter yang merupakan jalur masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel.
Nilai permeabilitas cairan pada membran ganda dari bermacam komposisi lipid berkisar selang 2 hingga 1.000 × 10−5 cm2/dt. Angka tertinggi ditemukan pada membran plasma pada sel epitelial ginjal, beberapa sel glia dan beberapa sel yang dipengaruhi oleh protein membran dari jenis akuaporin. Akuaporin-2 memungkinkan benarnya transporter cairan yang peka terhadap vasopresin, sedang ekspresi akuaporin-4 ditemukan sangat tinggi pada beberapa sel glia dan ependimal.
Bangun membran
Komponen penyusun membran sel selang lain yaitu fosfolipid, protein, oligosakarida, glikolipid, dan kolesterol.
Model mosaik fluida
Pada tahun 1972, Seymour Jonathan Singer dan Garth Nicholson mengemukakan model mosaik fluida yang ditata berdasarkan hukum-hukum termodinamika untuk menjelaskan bangun membran sel.[3] Pada model ini, protein penyusun membran dijabarkan sebagai sekelompok molekul globular heterogenus yang tersusun dalam bangun amfipatik, yaitu dengan gugus ionik dan polar menghadap ke fase akuatik, dan gugus non-polar menghadap ke dalam interior membran yang disebut matriks fosfolipid dan bersifat hidrofobik. Himpunan-himpunan molekul globular tersebut terbenam sebagian ke dalam matriks fosfolipid tersebut. Bangun membran teratur membentuk lapisan ganda fluida yang diskontinu, dan sebagian kecil dari matriks fosfolipid berinteraksi dengan molekul globular tersebut sehinggal bangun mosaik fluida merupakan analogi lipoprotein atau protein integral di dalam larutan membran ganda fosfolipid.
Lapisan ganda fosfolipid
Umumnya, membran sel mempunyai anggota kepala polar hidrofilik dengan daya ikat gliserofosforilester yang terdiri dari gliserol, fosfat, dan gugus tambahan seperti kolina, serina, dll; dengan dua rantai hidrofobik asam lemak yang membentuk ikatan ester. Pada rantai primer, ditempati oleh asam lemak jenuh dan pada rantai sekunder ditempati oleh asam lemak tak jenuh.[4] Anggota kepala bisa berinteraksi dengan cairan maupun larutan fase akuatik, sedangkan anggota rantai akan berhimpit membentuk matriks fosfolipid yang disebut fase internal. Selang fase internal dan fase akuatik terjadi tegangan potensial selang 220-280 mV yang disebut tegangan potensial dipol,[5][6] atau potensial membran.
Penamaan dan sifat anggota kepala fosfolipid bergantung pada jenis gugus tambahan yang dimilikinya, selang lain terdapat sebutan fosfokolina (pc), fosfoetanolamina (pe), fosfoserina (ps), dan fosfoinositol (pi); dan masing-masing nama senyawa fosfolipid terkait yang terbentuk pada membran sel yaitu fosfatidil kolina, fosfatidil etanolamina, fosfatidil serina, dan fosfatidil inositol. Membran juga bisa terbentuk dari senyawa lipid seperti sfingomielin, sardiolipin, atau ikatan dengan senyawa kolesterol, dan glikolipida.
Protein integral membran
Protein integral mempunyai domain membentang di luar sel dan di sitoplasma. Protein intregral juga berfungsi untuk mengisikan zat-zat yang ukurannya bertambah agung.
Protein transmembran
Protein ini terintegrasi pada lapisan lipid dan menembus 2 lapisan lipid / transmembran. Bersifat amfipatik, mempunyai sekuen helix protein, hidrofobik, menembus lapisan lipida, dan untaian asam amino hidrofilik. Jumlah diantaranya merupakan glikoprotein, gugus gula pada sebelah luar sel. Di sintesis di RE, gula dimodifikasi di badan golgi
Kerangka membran
Kerangka membran atau disebut juga sitoskeleton mempunyai tiga jenis jenis yaitu mikrotubulus, mikrofilamen,dan filamen intermediet.
Sistem transpor membran
Salah satu fungsi dari membran sel yaitu sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang bisa melewati membran sel selang lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul yang lain seperti molekul polar dengan ukuran agung (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus supaya bisa masuk ke dalam sel.
Jumlahnya molekul yang masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan transpor pasif untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus. Lalu lintas membran akan menciptakan perbedaan konsentrasi ion sebagai belakang suatu peristiwa dari dua anggota yang berbeda yaitu difusi dan transpor aktif, yang dikenal sebagai gradien ion.[7] Bertambah lanjut, gradien ion tersebut menciptakan sel mempunyai tegangan listrik seluler. Dalam keadaan istirahat, sitoplasma sel mempunyai tegangan selang 30 hingga 100 mV bertambah rendah daripada interstitium.[8]
Transpor pasif
Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya. Transpor pasif ini bersifat tanpa dipikir. Difusi, osmosis, dan difusi terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif. Difusi terjadi belakang suatu peristiwa gerak termal yang meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang bertambah tanpa pola. Difusi akan berlanjut selagi respirasi seluler yang memakan O2 masuk. Osmosis merupakan difusi pelarut melintasi membran selektif yang arah perpindahannya ditentukan oleh lain konsentrasi zat terlarut total (dari hipotonis ke hipertonis). Difusi terfasilitasi juga masih diasumsikan ke dalam transpor pasif karena zat terlarut beralih menurut gradien konsentrasinya.
Contoh molekul yang beralih dengan transpor pasif ialah cairan dan glukosa. Transpor pasif cairan dipamerkan lipid bilayer dan transpor pasif glukosa terfasilitasi transporter. Ion polar berdifusi dengan bantuan protein transpor.
Transpor aktif
Rumusan transport aktif, pertama kali dicetuskan oleh Rosenberg sebagai sebuah anggota yang menyebabkan perpindahan suatu substansi dari sebuah ajang yang mempunyai potensial elektrokimiawi bertambah rendah menuju ke tempat dengan potensial yang bertambah tinggi.[9] Anggota tersebut dibicarakan, memerlukan asupan energi dan suatu mekanisme kopling supaya asupan energi bisa digunakan demi menjalankan anggota perpindahan substansi.
Transpor aktif merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak tanpa dipikir. Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionofor. Ionofor merupakan antibiotik yang menginduksi transpor ion melalui membran sel maupun membran buatan.[10]
Yang termasuk transpor aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven pumps. Dalam transpor memakai coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu simporter dan antiporter. Simporter ialah suatu protein yang mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada Bakteriorhodopsin.
Hormon tri-iodotironina yang dikenal sebagai aktivator enzim fosfatidil inositol-3 kinase dengan mekanisme dari dalam sitoplasma dengan bantuan integrin alfavbeta3. Lintasan enzim fosfatidil inositol-3 kinase, bertambah lanjut akan memicu transkripsi genetik dari Na+ ATP sintase, K+ ATP sintase, dll, beserta penyisipan ATP sintase tersebut pada membran plasma, berikut regulasi dan modulasi caranya.[11]
Interaksi fosfolipid
Pembentukan dwilapis lipid yaitu anggota yang menguras jumlah energi ketika gliserofosfolipid yang dibicarakan di atas benar di dalam lingkungan basah.[12] Di dalam sistem basah, gugus polar lipid berjejer menuju polar, lingkungan basah, sedangkan ekor hidrofobik memperkecil hubungannya dengan cairan dan cenderung menggerombol bersama-sama, membentuk vesikel; bergantung pada konsentrasi lipid, interaksi biofisika ini bisa berujung pada pembentukan misel, liposom, atau dwilapis lipid. Penggerombolan yang lain juga diamati dan membentuk anggota dari polimorfisma perilaku amfifila (lipid). Polimorfisme lipid yaitu cabang pengkajian di dalam biofisika dan merupakan mata pelajaran penelitian akademik saat ini.[13][14] Bentuk dwilapis dan misel di dalam medium polar oleh anggota yang dikenal sebagai efek hidrofobik.[15] Ketika memecah zat lipofilik atau amfifilik di dalam lingkungan polar, molekul polar (yaitu, cairan di dalam larutan air) menjadi bertambah teratur di anggar-anggar zat lipofilik yang pecah, karena molekul polar tidak bisa membentuk ikatan hidrogen ke wilayah lipofilik daru amfifila. Jadi, di dalam lingkungan basah, molekul cairan membentuk kurungan "senyawa klatrat" tersusun di anggar-anggar molekul lipofilik yang terpecah.[16]
Pada teori mozaik fluida membran merupakan 2 lapisan lemak dalam bentuk fluida dengan molekul lipid yang bisa beralih secara lateral di sepanjang lapisan membran. Protein membran tersusun secara tidak memakai aturan yang menembus lapisan lemak. Berlaku bisa dibicarakan membran sel sebagai bangun yang dinamis dimana komponen-komponennya bebas sama sekali berkampanye dan bisa terikat bersama dalam bermacam bentuk interaksi semipermanen komponen muchus membran sel semipermanen di lapisan membran
Secara alami di dunia fosfolipid akan membentuk bangun misel (struktur menyerupai bola) atau membran lipid 2 lapis. Karena bangunnya yang dinamis maka komponen fosfolipid di membran bisa menerapkan pergerakan dan perpindahan jabatan. Pergerakan yang terjadi selang lain yaitu pergerakan secara lateral (Pergerakan molekul lipid dengan tetangganya pada monolayer membran) dan pergerakan secara flip flop (Tipe pergerakan trans bilayer).
Membran mitokondria
Hingga saat ini terdapat tiga teori mengenai membran mitokondria. Teori pertama menyebutkan bahwa mitokondria mempunyai satu lapisan membran.[17] Teori kedua menyebutkan bahwa terdapat dua lapisan membran, yaitu membran sisi dalam dan membran sisi luar.[18] Teori ketiga menyebutkan bahwa mitokondria mempunyai tiga lapisan, yaitu membran sisi dalam, membran sisi luar dan membran plasma.[19][20]
Rujukan
- ^ a b (Inggris)"Cell membrane". John W. Kimball. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)George J Siegel, Bernard W Agranoff, R Wayne Albers, Stephen K Fisher, dan Michael D Uhler. (1999). "Basic Neurochemistry - Molecular, Cellular and Medical Aspects". Edward Hines Jr Veterans Affairs Hospital, Loyola University Chicago Stritch School of Medicine, University of Michigan, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health, Mental Health Research Institute (6 ed.) (Lippincott-Raven). p. Phospholipid Bilayers. ISBN 0-397-51820-X. Retrieved 2010-07-19.
- ^ (Inggris)"The fluid mosaic model of the structure of cell membranes". Singer SJ, Nicolson GL. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)"Physical behavior of the hydrophobic core of membranes: properties of 1-stearoyl-2-linoleoyl-sn-glycerol". Department of Biophysics, Boston University School of Medicine; Di L, Small DM. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)"Dipole potential of lipid membranes". Hormel Institute, University of Minnesota; BROCKMAN H. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)"The dipole potential of phospholipid membranes and methods for its detection". Division of Physical and Theoretical Chemistry, School of Chemistry, University of Sydney; Clarke RJ. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)George J Siegel, Bernard W Agranoff, R Wayne Albers, Stephen K Fisher, dan Michael D Uhler. (1999). "Basic Neurochemistry - Molecular, Cellular and Medical Aspects". Edward Hines Jr Veterans Affairs Hospital, Loyola University Chicago Stritch School of Medicine, University of Michigan, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health, Mental Health Research Institute (6 ed.) (Lippincott-Raven). p. Transport Processes. ISBN 0-397-51820-X. Retrieved 2010-07-22.
- ^ (Inggris)George J Siegel, Bernard W Agranoff, R Wayne Albers, Stephen K Fisher, dan Michael D Uhler. (1999). "Basic Neurochemistry - Molecular, Cellular and Medical Aspects". Edward Hines Jr Veterans Affairs Hospital, Loyola University Chicago Stritch School of Medicine, University of Michigan, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health, Mental Health Research Institute (6 ed.) (Lippincott-Raven). p. Electrical Phenomena in Excitable Cells. ISBN 0-397-51820-X. Retrieved 2010-07-22.
- ^ (Inggris)"Conservation and Transformation of Energy by Bacterial Membranes - A NOTE ON TERMINOLOGY" (pdf). National Jewish Hospital and Research Center and Department of Microbiology, University of Colorado Medical Center, ; F. M. Harold. p. 174. Retrieved 2010-07-18.
- ^ (Inggris)"Molecular structure and mechanisms of action of cyclic and linear ion transport antibiotics". Hauptman-Woodward Medical Research Institute; Duax WL, Griffin JF, Langs DA, Smith GD, Grochulski P, Pletnev V, Ivanov V. Retrieved 2010-07-25.
- ^ (Inggris)"Molecular aspects of thyroid hormone actions". Laboratory of Molecular Biology, Center for Cancer Research, National Cancer Institute, National Institutes of Health; Cheng SY, Leonard JL, Davis PJ. Retrieved 2010-07-22.
- ^ Stryer et al., pp. 333–34.
- ^ van Meer G, Voelker DR, Feigenson GW. (2008). "Membrane lipids: where they are and how they behave". Nature Reviews. Molecular Cell Biology 9 (2): 112–24. doi:10.1038/nrm2330. PMID 18216768.
- ^ Feigenson GW. (2006). "Phase behavior of lipid mixtures". Nature Chemical Biology 2 (11): 560–63. doi:10.1038/nchembio1106-560. PMID 17051225.
- ^ Wiggins PM. (1990). "Role of water in some biological processes". Microbiological Reviews 54 (4): 432–49. PMID 2087221.
- ^ Raschke TM, Levitt M. (2005). "Nonpolar solutes enhance water structure within hydration shells while reducing interactions between them". Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 102 (19): 6777–82. doi:10.1073/pnas.0500225102. PMID 15867152.
- ^ (Inggris)"Conservation and Transformation of Energy by Bacterial Membranes" (pdf). National Jewish Hospital and Research Center and Department of Microbiology, University of Colorado Medical Center; F. M. HAROLD. p. 177, Fig. 2. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, dan Peter Walter (2002). Molecular Biology of the Cell (4 ed.). Garland Science. p. Figure 14-10. A summary of energy-generating metabolism in mitochondria. ISBN 0-8153-3218-1. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)George J Siegel, Bernard W Agranoff, R Wayne Albers, Stephen K Fisher, dan Michael D Uhler (1999). "Basic Neurochemistry, Molecular, Cellular and Medical Aspects". Edward Hines Jr Veterans Affairs Hospital, Loyola University Chicago Stritch School of Medicine, University of Michigan, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health, Mental Health Research Institute (6 ed.) (Lippincott-Raven). p. Figure 42-2. ISBN 0-397-51820-X. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)George J Siegel, Bernard W Agranoff, R Wayne Albers, Stephen K Fisher, dan Michael D Uhler (1999). "Basic Neurochemistry, Molecular, Cellular and Medical Aspects". Edward Hines Jr Veterans Affairs Hospital, Loyola University Chicago Stritch School of Medicine, University of Michigan, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health, Mental Health Research Institute (6 ed.) (Lippincott-Raven). p. Figure 42-3. ISBN 0-397-51820-X. Retrieved 2010-07-20.
Sumber :
id.wikipedia.org, andrafarm.com, kategori-antropologi.pahlawan.web.id, wiki.edunitas.com, dsb.
